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Thèse Eric Ducret

"Rôles de la modulation des couplages électriques dans la reconfiguration des réseaux adultes et au cours de l'ontogenèse: approches moléculaires, neuroanatomiques et électrophysiologiques sur les réseaux du système nerveux stomatogastrique du homard breton"

Le 15 décembre 2006

Le système nerveux stomatogastrique du homard est un modèle particulièrement adapté à l’étude de l’implication de la modulation des synapses électriques dans l’expression des réseaux neuronaux. En effet, la trentaine de neurones situés dans le ganglion stomatogastrique (STG) s’organisent en deux réseaux distincts chez l’adulte et un seul réseau chez l'embryon. Les activités générées par ces réseaux sont profondément remodelées lors de la mise en jeu de neurones modulateurs chez l’adulte et lors de l’ontogenèse. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés aux modifications du couplage électrique et métabolique entre les neurones du STG au cours de ces reconfigurations. Nous avons démontré par des techniques électrophysiologiques, neuroanatomiques et moléculaires :
1- que, chez l’adulte, la plupart des neurones du STG sont susceptibles de former des synapses électriques, donnant lieu à un couplage intra- et inter-réseau,
2- que la reconfiguration des deux réseaux adultes en un réseau unique par une paire de neurones modulateurs diminue l'étendue et la force des couplages électriques aussi bien intra- qu'inter-réseaux,
3- que la reconfiguration des deux réseaux adultes en un réseau unique par déplétion du GABA augmente l'étendue des couplages électriques aussi bien intra- qu'inter-réseaux et qu'au contraire l'apparition de GABA au cours du développement pourrait induire une diminution des couplages électriques conduisant à l'expression des réseaux adultes.
Ces données montrent que la reconfiguration des réseaux neuronaux via l'action de substances neuromodulatrices fait intervenir des modifications de la force et de l’étendue des couplages électriques. Ces modifications pourraient permettre de modifier la hiérarchie des interactions entre neurones induisant ainsi des altérations drastiques au niveau de la sortie motrice de ces réseaux.

Abstrac

Roles of electrical coupling in the ontogeny and adult adaptive plasticity of pattern-generating networks: molecular, neuroanatomical and electrophysiological approaches on the lobster stomatogastric nervous system.
The stomatogastric nervous system of the lobster is particularly suitable to study the role of the modulation of electrical synapses in neural network activity. The neurons in the stomatogastric ganglion (STG) are organized into two networks in the adult and a single one in the embryo. The activities produced by these networks may undergo drastic alteration following the activation of modulatory neurons in the adult and during ontogeny. The aim of this work was to study the implication of electrical coupling during these network reconfigurations. Using electrophysiological, neuroanatomical and molecular techniques, we demonstrate that:
1- most neurons elaborate gap junctions and that neurons within distinct networks may communicate via gap junctions
2- reconfiguration of the two adult networks into an unique fonctional network by two identified modulatory neurons is associated with a decrease both in intra- and inter-network electrical coupling,
3- reconfiguration of two adult networks into a single embryonic one following the depletion of GABA is associated with an increase of the extent of both intra- and inter-network electrical coupling while the appearance of GABA during development may induce a decrease in electrical coupling, leading to the expression of adult networks.
These data suggest that reconfiguration of neural networks is based on alteration of the strength of electrical coupling between neurons. The role of this modulation may be to control the hierarchy of neurons in the network by favouring chemical commmunication due to a reduction of electrical coupling or enhancing electrical coupling, allowing neurons to participate equally in the establishment of network patterns.

Focus


Eric Ducret a préparé sa thèse sous la direction de Valérie Fenelon dans le laboratoire de "Neurobiologie des Résaux Cnrs Umr 5816" dirigé par Pierre Meyrand 

Jury

Président du jury : Jean-Marie CABELGUEN
Rapporteur : François CLARAC
Rapporteur : Hans-Joachim PFLŮGER
Examinateur : Valérie FENELON
Examinateur : Christian GIAUME